Question

化学链燃烧是新的燃烧概念，即燃料不直接与空气接触燃烧，而是以载氧体（如CaSO₄等）在两个反应器之间的循环来实现燃料的燃烧过程（如图1）。请回答下列问题：

（1）空气反应器中主要发生化合反应，化学方程式为_____。燃料反应器中， CO与CaSO₄发生的反应方程式为。

（2）实验室模拟CO与石膏（CaSO₄﹒2H₂O）的反应，并测定CO与石膏（CaSO₄﹒2 H₂O）是否反应完全，设计装置如图2。

①广口瓶B的作用是_____。C中反应的化学方程式为 _____，C装置的作用是_____，该实验的尾气无毒。

②完成实验报告（已知：热的CaS会跟氧气反应；氯化亚铜和氨水混合溶液为无色）。

实验步骤	现象	分析与解释
检查气密性并装填好药品后，首先应先通一会CO	C中_____（填反应现象）
点燃A处酒精喷灯	D中_____（填反应现象）
停止加热，继续通一会CO，直到装置冷却		继续通CO目的：（1）使生成的CO2全部被氢氧化钡溶液吸收； （2）_____
取A中残留固体，加足量稀盐酸	_____（填反应现象），有少量不溶物	，石膏样品_____转化（选填“完全”或“不完全”）

（3）若所取石膏样品（CaSO₄﹒2 H₂O）质量为1.00g，装置D中产生的BaCO₃的质量为3.94g，求石膏样品的转化率。_____（转化率：，己知BaCO₃的相对分子质量为197）（写出计算过程）

（4）D装置中不宜使用澄清石灰水的理由是_____。

Answer

安全瓶（或防止倒吸） 2CO 除去CO（吸收没有参加反应的CO） 出现红色固体， 出现白色浑浊 防止CaS在热的情况下被氧化 出现气泡 不完全 86% 氢氧化钙微溶于水，一定量的澄清石灰水中所含溶质少，吸收CO2不完全

【解析】

（1）空气反应器中空气进入，氮气排出，说明氧气参加了反应，空气反应器中另外加入的物质是硫化钙，又已知该反应是化合反应，所以该反应中反应物是CaS和O2，生成物是硫酸钙，化学方程式为：。燃料反应器中， CO与CaSO4发生的反应方程式为：。

（2）实验室模拟CO与石膏（CaSO4﹒2H2O）的反应，并测定CO与石膏（CaSO4﹒2 H2O）是否反应完全，设计装置如图2。

①图中广口瓶B的作用是：做安全瓶（或防止倒吸），因为两个导气管都是稍微露出橡皮塞，所以实验中即使C中有液体倒流，也不会进入A中，不会导致A中的玻璃管炸裂。题中需要补充完整的化学方程式是：2CuCl+_____+4NH3+2H2O=2Cu↓+(NH4)2C2O4+2NH4Cl，根据化学反应前后原子的种类和数目不变，该反应生成物中各原子的个数是：Cu：2，N：4，H：16，C：2，O：4，Cl：2；反应物中已知的各原子个数是：Cu：2，N：4，H：16，O：2，Cl：2，可见反应前缺少：C：2 ，O：2，因此方程式中需补充：2CO；图②CO与CaSO4反应过程中可能有少量CO没有参加反应，CO有毒，如果直接排放会污染空气，且题中已经说明该实验的尾气无毒，可见没有参加反应的CO已经被C装置除去，因此C装置的作用是：除去CO（或吸收没有参加反应的CO）。

②完成实验报告

检查气密性并装填好药品后，首先应先通一会CO，根据反应2CuCl+2CO+4NH3+2H2O=2Cu↓+(NH4)2C2O4+2NH4Cl，CO进入C中与氯化亚铜和氨水混合溶液反应会生成铜，故C中现象为：出现红色固体（或沉淀）；

点燃A处酒精喷灯，根据题中提供的信息：，反应中生成CO2，因为Ba(OH)2+CO2=BaCO3↓+H2O，碳酸钡是难溶于水的白色固体，故D中出现白色浑浊现象；

停止加热，继续通一会儿CO，直到装置冷却，继续通CO目的：（1）将玻璃管内残留的二氧化碳排入装置D中，使生成的CO2全部被氢氧化钡溶液吸收；（2）根据题中提供的信息，热的CaS会跟氧气反应，因此继续通CO的另一目的是防止CaS在热的情况下被氧化；

取A中残留固体，加足量稀盐酸，A中残留的固体中一定含有硫化钙，根据提供的实验结论，CaS会和稀盐酸反应生成硫化氢气体，所以出现的现象应该是：有气泡冒出；因为硫酸钙不能和稀盐酸反应，所以仍然有不溶物，说明有硫酸钙没有完全转化，故填：不完全。

（3）计算石膏样品的转化率。

设反应中生成二氧化碳的质量为x。

解得x=0.88g

设参加反应的硫酸钙的质量为y。

解得y=0.68g

根据计算得到的参加反应的CaSO4质量和石膏的化学式CaSO4﹒2H2O，参加反应的CaSO4﹒2H2O质量为：

根据转化率计算公式，石膏样品的转化率： 。

（4）因为氢氧化钙微溶于水，一定量的澄清石灰水中所含溶质少，吸收CO2不完全，所以D装置中不宜使用澄清石灰水。而氢氧化钡易溶于水，一定量的氢氧化钡溶液中含有的溶质多，二氧化碳能被完全吸收，实验结果准确。